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主要内容

捕食和食草

捕食者和猎物。捕食者的进化帮助它们捕猎,猎物的进化帮助他们逃离捕食者。

要点

  • 捕食是一种相互作用,其中一种生物捕食者吃掉另一生物猎物的全部或部分身体。
  • 食草性是一种以植物为食的捕食方式。
  • 捕食者和被捕食者的数量会相互影响。捕食者和被捕食者的数量通常在相关的周期中上升和下降。
  • 捕食者和被捕食者经常具有适应性,一个由于自然选择而产生的有益特征,与它们的相互作用有关。对于猎物,这些包括各种防御和警告信号,例如鲜艳的颜色。

介绍

如果要求您说出不同物种在自然界中相互作用的一种方式,那么掠夺可能是您会想到的第一件事。毕竟,我们中的许多人都看过熊捕鲑鱼,狮子吃斑马或章鱼在自然通道上捕获猎物。实际上,这是我小时候被允许观看的唯一电视频道 -- 我认为那是 太神奇了
捕食中,捕食者会吞食整个或猎物的一部分,这对捕食者有正面(+)效应,对则猎物有负面(-)效应。电视上的自然节目突出了一种动物杀死另一种动物的戏剧性,但是掠夺也可以采取不太明显的形式。例如,当蚊子吮吸您的一小部分血液时,这可以看作是掠食的一种形式。 食草动物也可以这样(例如,牛或虫子),当它们吃植物的时候。1
在文章中,我们将仔细研究捕食:捕食可以采取的不同形式,如何影响捕食者和被捕食者的种群,以及自然选择如何塑造捕食者和被捕食者的特征。

怎么样才算是捕食?

捕食者 是一种生物,它会吞食另一生物的全部或部分生物(活着的或最近被杀死的),这就是它的 猎物。 “活着的或最近被杀死的” 可以区分开掠食者与分解者,例如真菌和细菌会分解已死亡生物的残留物。2
如果我们看到狮子在吃斑马,我们会很自然地说狮子是捕食者。但从广义上讲,斑马也是!1 捕食者的猎物可以是动物,但也可以是植物或真菌。捕食者也不必杀死猎物。就像吃草的牧牛或吸血的蚊子一样,它可能只是取走了猎物的一部分但并不夺走它的生命。1 捕食者与猎物的关系中为动物或昆虫消耗植物,这种捕食者与猎物的关系被称为食草性(hervibory,herbi-表示植物,-vory表示饮食)。

捕食者和被捕食者的种群动态

随着时间的推演,社区中的捕食者和被捕食者的数量并不总是一样的。相反,在许多情况下,它们的数量在每个周期会不同,且这些不同的周期与周期貌似都有所关联。猎物动力学最常被引用的例子是在天猫座(捕食者)和雪鞋野兔(其猎物)的循环中。令人惊讶的是,这种循环可以在近200年的数据中看到,这数据基于北美森林中捕兽者回收的动物毛皮数量。
顶部面板:这图绘制的是以千为单位的动物数量,对比以年为单位的时间。野兔数量在低点处为10,000之间,在高点处为75,000至150,000。天猫的数量通常少于野兔,但天猫数量的趋势遵循野兔的数量。
下图:猞猁和兔子的照片
图片来源:上图, 社群生态学:图2 作者 OpenStax College, Biology, CC BY 4.0;下图, 白靴兔和它们的捕食者加拿大猞猁的种群规模来回波动 作者 CK-12 Foundation, CC BY-NC 3.0
山狸子和野兔的种群周期大约每10年重复一次,山狸子的种群滞后于野兔种群一到两年。经典的解释是:随着野兔数量的增加,山狸子有更多的食物可供使用,从而使山猫的数量也增加。但是,当山狸子的数量增长到阈值水平时,它会杀死太多的野兔,以致野兔数量开始下降。由于食物的短缺,山狸子数量也会减少。当山狸子种群减少时,野兔种群会开始增加(至少部分是由于低捕食压力),从而重新开始了循环。
如今,生态学家不再认为这两个种群的循环完全受捕食控制。例如,似乎野兔(当由于竞争而变得过多时会减少)吃掉的植物性食物,它们的可利用性可能也是周期中的一个因素。3 最近的一些研究也表明,压力是否由于掠食,食物供应不足或其他与密度有关的因素,可能直接降低雌性野兔的繁殖力(繁殖力)。4 然而,山狸子和野兔,天敌与猎物之间的相互作用显然是周期其主要成因。

防御捕食的机制

当我们研究一个团体时,我们必须考虑对团体的各种人口所起的作用,并将继续引起的作用!物种不是一成不变的,而是世代相传的,可以通过自然选择来适应其环境。
捕食者和猎物都具有 适应性 -自然选择产生的有益特征- 来帮助它们更好地发挥作用。例如,猎物具有防御适应能力,可以帮助他们逃避捕食。这些防御措施可能是机械的,化学的,物理的或行为的。
机械防御,例如植物上有刺或乌龟上有坚硬的外壳,是通过使捕食者遭受物理痛苦或通过肉体阻止捕食者能够吃食来阻止动物捕食和食草。 化学防御 的作用是由许多动物和植物产生的,例如毛地黄,它们在食用时会剧毒。下方下部面板中的千足虫具有化学和机械防御作用:受到威胁时,它卷曲成一个防御球,并产生刺激眼睛和皮肤的有毒物质。
左上方的图像显示了刺槐长而尖的刺。右上方的图像显示了一只乌龟的圆顶壳。左下方的图像显示了毛地黄的粉红色钟形花朵。右下方的图像显示了卷曲成球的千足虫。
图片来源: Community ecology: Figure 3 ,由OpenStax College,生物学, CC BY 4.0;左上角,Huw Williams 的作品修改;右上方,“ JamieS93” / Flickr 对作品的修改;左下角,Philip Jägenstedt 对作品的修改;右下,Cory Zanker 对作品的修改
许多物种会利用它们的身体形状和颜色来避免被掠食者发现。例如,螃蟹蜘蛛具有花瓣的颜色和体形,这使得它们很难在真实花朵的背景下看到它静止不动。您可以在下面的图片中找到它吗?这花了我一分钟!另一个著名的例子是变色龙,它可以改变其颜色来匹配周围的环境。这两个都是 伪装 的例子,或者通过与背景融合来避免被检测到。
图片来源:Community ecology: Figure 4 David Rintoul 的照片CC BY 4.0
有些物种以相反的方式使用着色,以警告掠食者不要食用。例如,下面显示的草莓毒箭蛙具有鲜艳的颜色,可以警告掠食者有毒,而条纹臭鼬 Mephitis mephitis​​ 使用其大胆的条纹图案来警告掠食者其产生的难闻气味。
左图显示了一只明亮的红色青蛙坐在一片叶子上。右图显示了臭鼬。
图片来源:Community ecology: Figure 5 由 OpenStax College,生物学,CC BY 4.0;左,对 Jay Iwasaki 作品的修改;右,对 Dan Dzurisin 作品的修改
除了这两个例子外,许多物种还会使用鲜艳或耀眼的颜色来警告味道不好,有毒的化学物质或刺痛或咬人的能力。忽略这种颜色并吃掉生物的掠夺者,会体验到不良的味道或有毒的化学物质,将来可能会知道不吃这种物种。这种防御机制称为 惯性色调 或警告色调。
有些物种已进化成 模仿 或复制另一物种的客体色调,尽管它们本身可能没有不好的味道或有毒。在 贝茨模仿 中,无害物种模仿了有害物种的警告色。如果它们共享相同的食肉动物,即使其成员实际上没有对其模仿的生物的物理或化学防御作用,这种色调也会保护无害的物种。例如,许多无毒,无刺的昆虫物种模仿了黄蜂或蜜蜂的颜色。
图片来源:Community ecology: Figure 6 ,由OpenStax College,Biology CC BY 4.0;图片由Cory Zanker修改
穆勒式模仿中,多个物种具有相同的警告色,但实际上所有物种都 防御力。例如,下图显示了成对难吃的蝴蝶,它们共享相似的颜色。一旦捕食者遇到该对中的任何一个,并发现其不愉快的味道,将来就很可能避免这两个物种。这种相似的外观在进化上可能是受青睐的,因为当两个物种的成员看起来更相似时,两个人都倾向于以较低的比率进食 - 这要归功于捕食者学会提供的保护措施来避免两者。
图片来源:Community ecology: Figure 6,由OpenStax College,Biology CC BY 4.0;图片来自Joron M.,Papa R.,BetraránM.,Chamberlain N.,Mavarez J.等。
这只是在捕食物种中进化出的许多适应活动的样本,以最大程度地减少捕食。当然,捕食者也有自己的一套适应方法,以最大限度地捕获猎物,例如锋利的爪子和牙齿,快速的运行速度以及提供伪装的颜色,使捕食者可以躺在等待猎物的地方。5 从某种意义上讲,这是一场进化性的军备竞赛,双方都必须提高赌注才能继续比赛。1

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